2022年高考复习——《力物体的平衡》典型例题复习.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载一、力 物体的平稳一、学问网络定义力物体间的相互作用牛顿第三定律大小力的基本概念要素方向平动显 示影 响作用点成效转变运动状态转动外力作用形式：拉压、形变弯曲、扭转复原：弹性 形变、非弹 性形变力表示力的图示接触力、场力按作用方式按性质分 产生缘由 力的分类按成效分 作用成效按争论系统 内力、外力重力名师归纳总结 常见三种力弹力静摩擦力按成效分第 1 页,共 8 页力的运算摩擦力滑动摩擦力平行四边形法就力的合成力的分解正交分解- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载二、画龙

2、点睛概念1、力：力是物体对物体的作用；力是一种作用, 可以通过直接接触实现（如弹力、 摩擦力）,也可以通过场来实现（重力、电场力、磁场力）力的性质：物质性（力不能脱离物体而独立存在）三定律）；矢量性（有大小和方向,遵从矢量运算法就）状态,即产生加速度）；相互性（成对显现,遵循牛顿第；成效性（形变、转变物体运动力的要素：力的大小、方向和作用点称为力的三要素,它们共同影响力的作用成效；力的描述： 描述一个力, 应描述力的三要素,意图的方法；除直接说明外, 可以用力的图示和力的示力的分类：按作用方式,可分为场力（重力、电场力）、接触力（弹力、摩擦力） ；接 成效分,有动力、阻力、牵引力、向心力、复原

3、力等；接性质分,有重力、弹力、摩擦 力、分子力等；按争论系统分,内力、外力；2、重力：由于地球吸引,而使物体受到的力；（ 1）重力的产生：由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力；（ 2）重力的大小：G=mg ,可以用弹簧秤测量,重力的大小与物体的速度、加速度无关；（ 3）重力的方向：竖直向下；（ 4）重心：重力的作用点；重心的测定方法：悬挂法；重心的位置与物体外形的关系：质量分布匀称的物体,重心位置只与物体外形有关,其几何中心就是重心；质量分布不匀称的物体,其重心的位置除了跟外形有关外,仍跟物体的质量分布有关；3、弹力（1）弹力的产生：发生弹性形变的物体,由于要复原原先的外形,对跟它接触的物体产

4、生力的作用,这种力叫弹力；（2）产生的条件：两物体要相互接触；发生弹性形变；（3）弹力的方向：压力、支持力的方向总是垂直于接触面；绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向；杆对物体的弹力不肯定沿杆的方向；假如轻直杆只有两个端点受力 而处于平稳状态,就轻杆两端对物体的弹力的方向肯定沿杆的方向；例题：如下列图,光滑但质量分布不均的小球的球心在O,重心在 P,静止在竖直墙和桌边之间；试画出小球所受弹力；A F 1 O F2 B 解析：由于弹力的方向总是垂直于接触面,在A 点,弹力F1 应当垂直于球面所P 以沿半径方向指向球心O；在 B 点弹力 F2垂直于墙面, 因此也沿半径指向球心O；留意弹力必需指向球心

5、,而不肯定指向重心；又由于F1、F2、G为共点力,名师归纳总结 重力的作用线必需经过O点,因此 P 和 O必在同一竖直线上,P 点可能在 O的正上方（不稳F 2 定平稳）,也可能在O的正下方（稳固平稳） ；例题： 如下列图, 重力不行忽视的匀称杆被细绳拉住而静止,试画出杆所受的A F 1 弹力；解析： A端所受绳的拉力F1 沿绳收缩的方向,因此沿绳向斜上方；B 端所受的弹力 F2 垂直于水平面竖直向上；B 由于此直杆的重力不行忽视,其两端受的力可能不沿杆的方向；第 2 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载杆受的水平方向合力

6、应当为零；由于杆的重力 G竖直向下, 因此杆的下端肯定仍受到向右的摩擦力f 作用；A F例题：图中 AC为竖直墙面, AB为匀称横梁,其重为G,处于水平位置；BC为支持横梁的轻杆,A、 B 、C 三处均用铰链连接；试画出横梁B 端所受弹B 力的方向；解析：轻杆 BC只有两端受力,所以 B 端所受压力沿杆向斜下方,其反作用力轻杆对横梁的弹力 F沿轻杆延长线方向斜向上方；（4）弹力的大小：对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体,弹力的大小可以由胡克定律运算；对没有明显形变的物体,如桌面、绳子等物体,弹力大 C 小由物体的受力情形和运动情形共同打算,动力学规律来运算；依据运动情形, 利用平稳条件或胡克定律

7、：在弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧的伸长（或收缩）的长度 x 成正比, F=kx ,k是劲度系数；除此之外,一般物体的弹力大小,就需例题：如下列图,两物体重分别为 G1、G2,两弹簧劲度分别为 k1、k2,弹簧两端与物体和地面相连；用竖直向上的力缓慢向上拉 G2,最终平稳时拉力 F=G1+2G2,求该过程系统重力势能的增量；解析：关键是搞清两个物体高度的增量 h1 和 h2 跟初、末状态两根 x2 / F 弹簧的形变量 x1、 x2、 x1/、 x2/间的关系；无拉力 F 时 x1= G1+G2/ k1, x2= G2/ k2,（ x1、 x2 为压缩量）加拉力 F 时 x1 / =G2/ k1

8、, x2 /= G1+G2 / k2,（ x1 /、 x2 / 为伸长量）而 h1= x1+ x1 / , h2= x1 / + x2 / + x1+ x2 Gk2 x2 G2 k2 G1 系统重力势能的增量 Ep= G1 h1+G2 h2 x1 x1 k1 / k1 整理后可得：EPG12 G2G1k1G2G2k2G1 4、摩擦力（1）摩擦力的产生；两个相互接触的物体,有相对运动趋势（或相对运动）时产生摩擦力；（2）作用成效：总是要阻碍物体间的相对运动（或相对运动趋势）；（3）产生的条件：接触面粗糙；相互接触且挤压；有相对运动（或相对运动趋势）；（4）摩擦力的方向：总是与物体的相对运动方向（

9、或相对运动趋势方向）相反；（5）摩擦力的大小： 静摩擦力的大小与外力的变化有关,而与正压力无关,要运算静摩名师归纳总结 擦力, 就需依据物体的运动状态,利用平稳条件或动力学规律来运算求解,其可能的取值范第 3 页,共 8 页围是 0Ff Fm；滑动摩擦力的大小与正压力成正比,即F= FN,其中的FN表示正压力,不肯定等于重力G； 为动摩擦因数,与接触面的材料和状况有关；G 例题：如下列图,用跟水平方向成 角的推力 F 推重量为 G的木块沿天 F F 2 F 花板向右运动,木块和天花板间的动摩擦因数为 ,求木块所受的摩擦力大小；FN=Fsin - G,因此有： f = Fsin fF1 解析：由

10、竖直方向合力为零可得G F- G 例题：如下列图,A、B 为两个相同木块,A、B 间最大静摩擦力Fm=5N,水平面光滑；拉力F至少多大, A、B 才会相对滑动？A F B - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载解析： A、B 间刚好发生相对滑动时,A、B 间的相对运动状态处于一个临界状态,既可以认为发生了相对滑动,摩擦力是滑动摩擦力,其大小等于最大静摩擦力 5N,也可以认为仍没有发生相对滑动,因此 A、B 的加速度仍旧相等；分别以 A 和整体为对象,运用牛顿其次定律,可得拉力大小至少为 F=10N （争论物理问题常常会遇到临界状态；物体处

11、于临界状态时,可以认为同时具有两个状态下的全部性质； ）例题：小车向右做初速为零的匀加速运动,物体恰好沿车后壁匀速下滑；试分析下滑过程中物体所受摩擦力的方向和物体速度方向的关系；解析：物体受的滑动摩擦力的始终和小车的后壁平行,方向竖直向上,而物v相对a 体的运动轨迹为抛物线,相对于地面的速度方向不断转变（竖直分速度大小保持不变,水平分速度逐步增大）能取 90 和 180 间的任意值；5、矢量和标量,所以摩擦力方向和运动方向间的夹角可（ 1）在物理学中物理量有两种：一是矢量（即既有大小,又有方向的物理量）,如力、位 移、加速度等；另一种是标量（只有大小,没有方向的物理量）,如体积、路程、功、能等

12、；（ 2）矢量的合成均遵循平行四边形法就,而标量的运算就用代数加减；（ 3）始终线上的矢量合成,可先规定正方向,与正方向相同的矢量方向均为正,与之相 反就为负,然后进行加减；6、力的合成（ 1）一个力假如产生的成效与几个力共同作用所产生的成效相同,这个力就叫做那几个 的合力,而那几个力就叫做这个力的分力,求几个力的合力叫力的合成；（ 2）力的合成遵循平行四边形法就,如求两个互成角度的共点力F 1、F 2 的合力,可以把表示 F 1、F 2 的线段作为邻边,作一平行四边形,它的对角线即表示合力的大小和方向；（ 3）共点的两个力 F 1 、F 2 的合力 F 的大小,与两者的夹角有关,两个分力同向

13、时合力最大,反向时合力最小,即合力的取值范畴为 F 1 F 2 F F 1 F 2；7、力的分解（ 1）由一个已知力求解它的分力叫力的分解；（ 2）力的分解是力的合成的逆过程,也同样遵循平行四边形法就；（ 3）由平行四边形法就可知,力的合成是唯独的,而力的分解就可能多解；但在处理实际问题时,力的分解必需依据力的作用成效,答案同样是唯独的；（ 4）把力沿着相互垂直的两个方向分解叫正交分解；假如物体受到多个力的共同作用时,一般常用正交分解法,将各个力都分解到相互垂直的两个方向上,然后分别沿两个方向上求解；平行四边形定就实质上是一种等效替换的方法；一个矢量 （合矢量）的作用成效和另外几个矢量（分矢量

14、）共同作用的效 果相同,就可以用这一个矢量代替F1F F F 1 那几个矢量,也可以用那几个矢量代替这一个矢量,而不转变原先的O F2 O F2 作用成效；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载由三角形定就仍可以得到一个有用的推论：假如 就这 n 个力的合力为零；n 个力首尾相接组成一个封闭多边形,在分析同一个问题时,合矢量和分矢量不能同时使用；也就是说,在分析问题时, 考虑了合矢量就不能再考虑分矢量；考虑了分矢量就不能再考虑合矢量；矢量的合成分解,肯定要仔细作图；在用平行四边形定就时,分矢量和合矢量要

15、画成带F箭头的实线, 平行四边形的另外两个边必需画成虚线；各个矢量的大小和方向肯定要画得合理；在应用正交分解时,两个分矢量和合矢量的夹角肯定要分清哪个是大锐角,哪个是小锐角,不行随便画成45 ；例题： A 的质量是 m,A、B 始终相对静止, 共同沿水平面对右运动；当 a1=0A v a 时和 a2=0.75 g 时, B 对 A 的作用力 FB各多大？解析：肯定要审清题： B对 A 的作用力 FB是 B对 A的支持力和摩擦力的合力；B 而 A 所受重力 G=mg和 FB的合力是 F=ma；当 a1=0 时, G与 F B二力平稳,所以FB大小为 mg,方向竖直向上；当 a2=0.75 g 时

16、,用平行四边形定就作图：先画出重力（包括大小和方向）,再画出FA 所受合力F 的大小和方向,再依据平行四边形定就画出FB；由已知可得FB 的大小FB=1.25 mg,方向与竖直方向成37 o角斜向右上方；例题：轻绳 AB总长 l ,用轻滑轮悬挂重G的物体；绳能承担的最大拉力是2G,将 A端固定,将 B端缓慢向右移动d 而使绳不断,求d 的最大可能值；A B G 解析： 以与滑轮接触的那一小段绳子为争论对象,在任何一个平稳位F2 置都在滑轮对它的压力（大小为G）和绳的拉力F1、F2共同作用下静止；而同一根绳子上的拉力大小F1、F2总是相等的,它们的合力N是N压力 G的平稳力,方向竖直向上；因此以

17、F1、F2 为分力做力的合成的平行四边形肯定是菱形；利用菱形对角线相互垂直平分的性质,结合F1 相像形学问可得dl =15 4,所以 d 最大为15lG 48、两个力的合力与两个力大小的关系两力同向时合力最大：FF 1+F 2,方向与两力同向；两力方向相反时,合力最小：FF 1 F 2,方向与两力较大者同向；两力成某一角度 时,三角形每一条边对应一个力,由几何学问知道：两边之和大于第三边,两边之差小于第三边,即此合力的范畴是 F 1 F 2 F F 1 F 2；合 力 可 以 大 于 等 于 两 力 中 的 任 一 个 力 ,也 可 以 小 于 任 一 个 力 当 两 力 大 小一 定 时 ,

18、 合 力 随 两 力 夹 角 的 增 大 而 减 小 , 随 两 力 夹 角 的 减 小 而 增 大 9、共点力平稳的几个基本概念（1）共点力：几个力作用于一点或几个力的作用线交于一点,这几个力称为共点力；（2）物体的平稳状态：静止（速度、加速度都等于零）、匀速直线运动、匀速转动；（3）共点力作用下物体的平稳条件：物体所受的各力的合力为零；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载规律1、平稳条件的推论推论（1）：如干力作用于物体使物体平稳,反向就其中任意一个力必与其他的力的合力等大、推论（2）：三个力作用

19、于物体使物体平稳,如三个力彼此不平行就这三个力必共点作用线交于同一点. 推论（ 3）：三个力作用于物体使物体平稳,就这三个力的作用线必构成封闭的三角形2、三力汇交原理：物体在作用线共面的三个非平行力作用处于平稳状态时,这三个力的作 用线必相交于一点3、解答平稳问题的常用方法1拉密原理：假如在共点的三个力作用下物体处于平稳状态,那么各力的大小分别与另外两个力夹角的正弦成正比,其表达式为F 11F 22F33.sinsinsin2 相像三角形法3正交分解法： 共点力作用下物体的平稳条件 F=0是合外力为零, 求合力需要应用平行四边形定就,比较麻烦,通常用正交分解法把矢量运算转化为标量运算；4、动态

20、平稳问题：动态平稳问题是指通过掌握某一物理量,使物体的状态发生缓慢变化,而在这变化过 程中,物体又始终处于一系列的平稳状态例题： 重 G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间；如挡板逆时针缓慢转到水平位置,在该过程中,斜面和挡板对小球的弹力的大小F1、F2 各如何变化？F 1 F 2 G F1 F2 解析：由于挡板是缓慢转动的,可以认为每个时刻小球都处于静止状态,因此所受合力为零；应用三角形定就,G、F1、F2 三个矢量应组成封闭三角形,其中G的大小、方向始终保持不变；F1 的方向不变； F2 的起点在 G的终点处, 而终点必需在F1所在的G 直线上,由作图可知,挡板逆时针转动90 过程, F

21、2 矢量也逆时针转动 90 ,因此 F1逐步变小, F2 先变小后变大；（当 F2F1,即挡板与斜面垂直时,F2 最小）5、物体的受力分析 明确争论对象 在进行受力分析时, 争论对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的如干个物体；在解决比较复杂的问题时,敏捷地选取争论对象可以使问题简洁地得到解决；争论对象确定,而不分析 以后,只分析争论对象以外的物体施予争论对象的力（既争论对象所受的外力）争论对象施予外界的力；按次序找力 必需是先场力（重力、电场力、磁场力）,后接触力；接触力中必需先弹力,后摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力）；只画性质力,不画成效力 画受力图时,只能按力的性质

22、分类画力,不能按作用成效（拉力、压力、向心力等）画名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载力,否就将显现重复；需要合成或分解时,必需画出相应的平行四边形（或三角形）在解同一个问题时,分析了合力就不能再分析分力；分析了分力就不能再分析合力,千万不行重复；例题：如下列图,倾角为 的斜面 A 固定在水平面上；木块 B、C 的质量分别为 M、m,始终保持相对静止,共同沿斜面下滑；B 的上表面保持水平,A、C B间的动摩擦因数为 ；当 B、C共同匀速下滑；当 B、C B 共同加速下滑时,分别求 B、C所受的各力；A

23、 解析：先分析 C受的力； 这时以 C为争论对象, 重力 G1=mg,B对 C的弹力竖直向上,大小 N1= mg,由于 C在水平方向没有 N2 加速度,所以 B、C间无摩擦力,即 f1=0； f2 再分析 B 受的力, 在分析 B 与 A 间的弹力 N2 和摩擦力 f 2 时,以 BC整体为对象较好, A 对该整体的弹力和摩擦力就是 A对 B 的弹力 N2和摩擦力G1+Gf2,得到 B受 4 个力作用：重力 G2=Mg,C对 B的压力竖直向下, 大小 N1= mg,A对 B的弹力 N2= M+mgcos ,A 对 B 的摩擦力 f 2=M+m gsin 由于 B、C 共同加速下滑,加速度相同,

24、所以先以B、 C整体为对象求A 对 B 的弹力 N2、摩擦力 f2,并求出 a ；再以 C为对象求 B、C间的弹力、摩擦力；这里, f 2 是滑动摩擦力N2= M+m gcos , f2= N2= M+m gcos a v N2 f 2 沿斜面方向用牛顿其次定律： M+m gsin - M+m gcos = M+m a可得 a=gsin - cos ；B、C 间的弹力N1、摩擦力f1 就应以 C 为对象求得；由于 C所受合力沿斜面对下,而所受的3 个力的方向都在水平或v G1+G竖直方向；这种情形下,比较简便的方法是以水平、竖直方向建立直角坐标系,分解加速度a；N1 分别沿水平、竖直方向用牛顿

25、其次定律：f 1=macos ,mg-N1= masin ,可得： f1=mgsin - cos cos N1= mgcos + sin cos a G由此题可以知道：敏捷地选取争论对象可以使问题简化；灵活选定坐标系的方向也可以使运算简化；在物体的受力图的旁边标出物体的速度、 加速度的方向, 有助于确定摩擦力方向,时保证使合力方向和加速度方向相同；6、物体平稳问题的一般解题步骤 1审清题意,选好争论对象；也有助于用牛顿其次定律建立方程2隔离争论对象,分析物体所受外力,画出物体受力图；3建立坐标系或确定力的正方向4列出力的平稳方程并解方程5对所得结果进行检验和争论例题：一航天探测器完成对月球的探

26、测任务后,在离开月球的过程中,由静止开头沿着与 月球表面成一倾斜角的直线飞行,先加速运动, 再匀速运动； 探测器通过喷气而获得推动力；以下关于喷气方向的描述中正确选项 F F A. 探测器加速运动时,沿直线向后喷气 B. 探测器加速运动时,竖直向下喷气名师归纳总结 C.探测器匀速运动时,竖直向下喷气F合方向与v G F合v 第 7 页,共 8 页解析：探测器沿直线加速运动时,所受合力G - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 运动方向相同, 而重力方向竖直向下,学习必备欢迎下载因此喷由平行四边形定就知推力方向必需斜向上方,气方向斜向下方；匀速运动时,向下；选

27、 C 所受合力为零,因此推力方向必需竖直向上,喷气方向竖直例题：重 G的匀称绳两端悬于水平天花板上的 A、B 两点；静止时绳两端的切线方向与天花板成 角；求绳的 A端所受拉力 F1 和绳中点 C处的张力 F2；解析：以 AC段绳为争论对象, 依据判定定理, 虽然 AC所受的三个力分别作用在不同的点（如图中的 A、C、 P 点）,但它们必为共点力；设它们延长线的交点为O,用平行四边形定就作图可得：F 12G,F 22GF 1 A P C F2 B F 1 3O G F2 sintanO G/2 G/2 例题：用与竖直方向成 =30 斜向右上方,大F 小为 F 的推力把一个重量为G的木块压在粗糙竖

28、直墙上保持静止；求墙对木块的正压力大小 N和墙对木块的摩擦力大小f ；解析：从分析木块受力知,重力为G,竖直向下,推力F 与竖直成 30 斜向右上方,墙对木块的弹力大小跟F 的水平分力平稳,所以N=F/2 ,墙对木块的摩擦力是静摩擦力,F,其大小和方向由F 的竖直分力和重力大小的关系而打算：当F2G时,f =0；当F2G时,f3FG,方向竖直向下； 当F2G时,fG33232方向竖直向上；例题：有一个直角支架AOB,AO水平放置 , 表面粗糙 , OB竖直向下 ,O P A 表面光滑； AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环由一根质量可忽视、不行伸长的细绳相连,并在某一位置平

29、稳（如下列图） ；现将 P环向左移一小段距离,两环再次达到平稳,那Q F 么将移动后的平稳状态和原先的平稳状态比较,AO杆对 P 环的支持B 力 FN和摩擦力 f 的变化情形是A. FN不变, f 变大 B.FN不变, f 变小 C.FN变大, f 变大D.FN变大, f 变小解析：以两环和细绳整体为对象求FN,可知竖直方向上始终二力平N mg 衡, FN=2mg不变；以 Q环为对象,在重力、细绳拉力F 和 OB压力 N作用下平稳,设细绳和竖直方向的夹角为 ,就 P 环向左移的过程中 将减小, N=mgtan 也将减小； 再以整体为对象,水平方向只有OB对 Q的压力 N和 OA 对 P 环的摩擦力f 作用,因此f =N也减小；答案选 B；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 8 页